Development of a small-scale residential microgrid prototype

Este artículo presenta el desarrollo de un emulador de una Micro-Red (MR) eléctrica residencial aislada, que incluye generación distribuida, en este caso fotovoltaica, almacenamiento de energía mediante baterías, y tecnología de vehículos eléctricos que permite suministrar energía a la red eléctrica (V2G). Se realizó un estudio para establecer las principales cargas en una instalación residencial y la prioridad que los usuarios le dan a cada una de ellas. Adicionalmente, se implementó un Sistema de Gestión Energética (SGE), el cual establece los criterios y parámetros de selección para determinar la fuente de energía adecuada en un momento dado y la operación de las cargas dependiendo de los recursos energéticos disponibles. Además, se presenta el diseño y dimensionamiento de los elementos de potencia que permiten suministrar energía a las cargas de la vivienda. Una vez implementado el emulador de micro-red residencial aislada, se realizaron diferentes pruebas, las cuales permiten verificar el correcto desempeño de los elementos del prototipo y del sistema de gestión de energía implementado. Los resultados permiten evidenciar que el emulador desarrollado es una poderosa herramienta académica y de investigación que permite la ejecución de múltiples pruebas y montajes experimentales que facilitan la comprensión y validación de cálculos y aproximaciones teóricas en el campo de micro-redes eléctricas aisladas.This paper presents the development of an isolated residential microgrid (MR) emulator that includes distributed photovoltaic generation, energy storage using batteries, and electric vehicle technology supplying energy to the power grid (V2G). A study established the main loads in a residential facility and the priority that users give to each of them. Additionally, an energy management system (EMS) was implemented to define the selection criteria and parameters to determine the appropriate energy source at a given time and the operation of the loads according to the availability of energy. In addition, this article presents the design and sizing of the power elements that allow to supply energy to the residential loads. Once the emulator of the isolated residential microgrid was implemented, several laboratory tests were conducted. They enabled to verify the correct operation of the elements of the prototype and the implemented energy management system. The results show that the emulator developed in this work is a powerful academic and research tool that allows multiple tests and experimental setups that facilitate the understanding and validation of calculations and theoretical approximations in the field of isolated electrical microgrids